MSA测量系统分析报告.pptx

MSA
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第五章
灵敏度
第九版：1999年2月
MSA
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灵敏度
• 灵敏度：最小的输入产生可探测出的输出信号， 是在测量特性变化时测量系统的响应。
--由量具设计（分辨率）、固有质量（OEM）、使用中 的维修及仪器和标准的操作条件确定。 --总是以一个测量单位报告。
环境（E）
方法（P） （程序）
仪器（I） (机器)
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环境如何影响测量数据
• 温度变化引起热涨冷缩，使同一零件的同一特性产生不 同的读数
• 光线不足妨碍正确读值 • 刺眼的光导致读值不正确 • 受时间影响的材料-如铝、塑料、玻璃 • 湿度 • 污染-如电磁、灰尘
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• MSA 3rd 新的变化
• 测量系统的统计特性
• 灵敏度 & APQP
• 偏倚、线形、稳定性
• 进行量具的重复性和再现性分析(GR&R)
• 计数型测量系统研究
• MSA 技术总结
• 附件
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MSA 课程目的
使参加培训的人员：
–理解MSA在控制和改进过程中的重要性 –第三版和第二版的主要区别 –为测量不确定度建立量化的、可测量的和限制的指
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第四章 测量系统的统计特性
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理想的测量系统
• 每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与标准值一 致
• 有如下统计特性： – “零”变差 – “零”偏倚 – 对被测量产品错误分类为“零”概率
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Trial #
1
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4
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7 8 9 10 Average
1. A 1
2.
2
3.
3
0.65 1.00 0.85 0.85 0.55 1.00 0.95 0.85 1.00 0.60 0.60 1.00 0.80 0.95 0.45 1.00 0.95 0.80 1.00 0.70
4. Average
• 至于极差图, 控制极
.9
.8
.7
.6 .5
.4 _
R=
.13 .12
.11
评估重复性是否受控制
UCL = Appraiser A
LCL =
*
Appraiser B
RANGES ( R CHART) Appraiser C
UCLR = .13
限 = D3*R, D4*R
.10 .09
] / [ # of Appraisers = 3] =
0.05 0.667
R =X
c
=
=
Rp =
R= =
18. [ Max X = 0.8275 ] - [ Min X = 0.7675 ] = X DIFF
19. [ R = 0.04 ] x [ D4* = 3.27 ] = UCL R
20. [ R = 0.04 ] x [ D3* = 0.00 ] = LCL R
• 重复性 = 5.15(0.22/1.72) = 0.659
• 由两名评估员对五件组件进行三次测试
• R = 极差( x1, x2) = 0.07, with m=2, g=1, d2 = 1.41
• = 0.07/1.41 = 0.052 这是再现性, 因为R 是由不同人员对

测量系统分析
(Measurement Systems Analysis)
卓一企业管理顾问有限公司
主題探討
量測系統分析概說 量測系統變異的類型 如何進行量測系統分析 資料的類型 MSA的解析與對策 圖形與數字的判讀
量測系統分析概說
製程中所獲取的任何數據及量測資料都是『真值』 嗎? 如果你相信……
那麼它們的品質(精確性)有多好? 你的依據 為何? 客戶也認同嗎? 如果你不相信…… 勢必後續的分析，這些資料都不適用，那麼 你又該怎麼辦?
不合適的量測單位(measurement units)
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2
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量測單位若太大, 則無法適切的反映出目前的變 異
量測系統的鑑別力不夠, 是由於量測的進位 (round-off)太大
R&R之分析
決定研究主要变差形态的对象 使用「全距及平均数」或「变差数分析」方法对量具进
行分析. 于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程. 选2-3位操作员在不知情的狀況下使用校验合格的量具
6
量具再现性：指由不同的评价人，采用相 同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时
测量平均值的变差。
稳定性：指测量系统在某持续时间内测量 同一基准或零件的单一特性时获得的测量 值总变差。
7
偏倚: 指同一操作人员使用相同量具，测量同一零件
之相同特性多次数所得平均值与采用更精密 仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值 之差，即测量结果的观测平均值与基准值的 差值，也就是我们通常所称的“准确度” 线性： 指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化。

分析时机
1.新产品
4.设计变更
2.新量具或量
（DCN） 5.工程变更
具的特性能 力不同时 3.新操作员
（ECN） 6.环境变更
或操作员岗
位变更
8.客户要求 的频次
7. 易 损 耗 之 仪 器必须注意其 分析频率
基本要求
量具
拟执行测量系统分析的量具必须经过计量确 认合格，同时其分辨力应至少能直接读取被 测特性预期过程变差或公差范围的1/10。 d≤6σ总/10；或 d≤Tolerance/10
基本概念
测 量 系 统 分 析 (Measurement Systems Analysis，MSA) ，数 据是通过测量获得的，对测量定 义是：测量是赋值给具体事物以 表示他们之间关于特殊特性的关 系。这个定义由C．Eisenhart首 次给出。赋值过程定义为测量过 程，而赋予的值定义为测量值。
4. 偏 倚 ： 观 测 平 均值（在重复条 件下的测量）与 一参考值之间的 差值。
6.属性的一 致性：计数型 （属性）测量系统中系统 内、系统间及系统与标准 之间判定结果的一致程度。
3.稳定性：测量系统保 持其位置变差和宽度变 差随时间恒定的能力。
5.线性：在量具正 常的工作范围内偏 倚的变化程度。
分析时机
1.新产品
4.设计变更
2.新量具或量
（DCN） 5.工程变更
具的特性能 力不同时 3.新操作员
（ECN） 6.环境变更
或操作员岗
位变更
8.客户要求 的频次
7. 易 损 耗 之 仪 器必须注意其 分析频率
基本要求
具
拟执行测量系统分析的量具必须经过计量确 认合格，同时其分辨力应至少能直接读取被 测特性预期过程变差或公差范围的1/10。 d≤6σ总/10；或 d≤Tolerance/10

MSA测量系统分析报告1. 引言测量系统分析（Measurement System Analysis，简称MSA）是指对用于测量和判断产品性能或特征的测量设备和方法进行评估和分析的过程。

MSA的目标是确认测量系统的可靠性和准确性，以确保其能提供可靠且准确的测量结果。

本报告将对某一特定的MSA测量系统进行分析，并评估其性能和准确性。

2. 测量系统描述2.1 测量系统的目的和背景该测量系统用于检测某一机械零件的尺寸。

此测量系统的目的在于确保机械零件的尺寸符合规定的标准要求，以确保零件的质量和性能。

2.2 测量设备描述该测量系统使用一台数字卡尺作为测量设备，该卡尺具有高精度和快速测量的特点。

卡尺具有显示屏和刻度尺，可以直接读取并显示测量结果。

3. 数据收集与分析为了评估测量系统的准确性和可靠性，我们采集了一组样本进行测量。

每个样本由同一机械零件的尺寸组成，共采集了50个样本。

我们使用卡尺对每个样本进行了三次重复测量，并记录下每次测量的结果。

下表是我们采集的样本数据：样本编号测量1 (mm) 测量2 (mm) 测量3 (mm)1 25.02 25.03 25.042 24.99 25.00 25.013 25.01 24.99 25.00…………50 24.98 24.97 24.993.1 重复性分析重复性是指在相同的测量条件下，重复测量的结果是否一致。

为了评估测量系统的重复性，我们计算了每个样本的测量值之间的标准偏差（Standard Deviation, SD）。

标准偏差越小，说明测量系统的重复性越好。

下图是测量值的标准偏差的概率分布图：Sample | Standard Deviation (mm)-------|-------------------1 | 0.012 | 0.023 | 0.01... | ...50 | 0.01从概率分布图中可以看出，大多数样本的标准偏差都在0.01mm左右，说明测量系统的重复性非常好。

部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
Hale Waihona Puke 部件A 部件BA=2.52 B=2.00
▲由设计决定的固有特性 ▲测量或仪器输出的最小
刻度单位 ▲总是以测量单位报告 ▲1：10经验法则
测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之 间的差异的能力
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6.1测量系统的有效分辨率
1.要求不低于过程变差或允许偏差（tolerance）的十分 之一.
■确定或否认过程是以稳定的方式操作并符合顾客 规定的目标。这种检查行为本身就是过程。
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6.测量系统的统计特性
1)足够的分辨率和灵敏度。 2)是统计受控制的。 3)产品控制，变异性小于
公差。 4)过程控制: ▲显示有效的分辨率. ▲变异性小于制造过程变差.
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6.1测量仪器-分辨率
■分辨率(分辨力、可读性、分辨率): ▲ 别名：最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度 或探测度 ▲ 为测量仪器能够读取的最小测量单位。
号的最小输入。 ■它是测量系统对被测特性变化的回应。 ■敏感度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、
使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。 ■它通常被表示为一测量单位。
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第二章 测量系统统计特性
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数据变差的来源
热弹弹标校扩弹性性准散性特变工系准特性形作质支数性件人量撑隐(工特可零藏光性追阳件几的阳溯光)几何相的性何的互特清光兼关性洁适数阳容连工定合据性作义发发的空的展展气设－－－－的污计夹位测测变染变持置量量仪创异异站探器建限测(公量制身器差具维体)校护的稳偏准教稳定使移预线育健性用防性设假重性计设复维敏再性护感现性性经变一单变培验接异致扩一形训触性性大性效几应量测系统变异何

第16页，共111页。
数据
一组条件下观察结果的集合，既可以是连续的(一个量值和测量单位)又可以是离散的(属性数据或计数数据如成功／失败、好／坏、过／不通过等统计数据)。
第17页，共111页。
标准
用于比较的可接受的基准；用于接受的准则；已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被接受；基准值。
第18页，共111页。
课程内容（基础篇）
MSA的重要性测量系统分析的对象测量系统误差来源测量基础术语 测量系统统计特性理想的测量系统测量系统应有的特性测量系统变异性的影响测量系统策划
第2页，共111页。
课程内容(方法篇)
测量系统研究准备计量型分析稳定性分析偏倚分析─控制图法偏倚分析—独立样本法线性分析重复性和再现性分析计数型分析风险分析法小样法
测量基础术语
第15页，共111页。
关于测量
测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程即为测量过程，而赋予的值定义测量值。量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括用来测量合格／不合格的装置。测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。
测量系统误差
用于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生的合成变差。
第24页，共111页。
零件变差
与测量系统分析有关，对一个稳定过程零件变差(PV)代表预期的不同零件和不同时间的变差。
第25页，共111页。
概率
以已收集数据的特定分布为基础，描述特定事件发生机会的一种估计(用比例或分数)。概率估计值范围从0(不可能事件)到1(必然事件)。
第28页，共111页。
灵敏度
导致一个测量装置产生可探测(可辨别)输出信号的最小输入信号。一个仪器应至少和其分辨力单位同样敏感。敏感性是通过固有量具的设计与质量、服务期内维护和操作条件确定的。

Introduction: Where does the variation of measurement system come from?
• The Five Characterizations of Measurement System: 1. Location Variation: Bias; Stability; Linearity Stability(Alias: Drift): Stability is the total variation in the measurements obtained with a measurement system on the same master or parts when measuring a single characteristic over an extended time period. A stable measurement process is in statistical control with respect to location.
General Process
Input
Process to be Managed
Operation
Output
Measurement Process Value
Measurement
Analysis
Decision
Introduction: What are the variations of measurement process
Stability
Introduction: Where does the variation of measurement system come from?
• The Five Characterizations of Measurement System: 1. Location Variation: Bias; Stability; Linearity Linearity is the difference in the bias values through the expected operating range of the measurement instrument. It is a systematic error component of the measurement system.

-0.40
× 回归线
-0.60
×
可由 a ＋ bx
其中 b =
xy(xny) x2 (x)2/n
合格的测量系统
足够的分辨率和灵敏度 为了测量的目的，相对于过程变差和规范控制限，
测量的增量应该很小。通常所知的十进位或10-1法 则，表明仪器的分辨率应把公差（过程变差）分为 十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低 起点。 测量系统应该是统计受控的 在可重复条件下，测量系统的变差只能是由于不同 原因而不是特殊原因造成的。这可称为统计稳定性 且最好由图形法评价
.140
.143
.137
.134
.135
Avg .1378
R .009
• 单位：0.001英寸
.138 .143 .143 .145 .146 .1430 .008
.139 .133 .147 .148 .149 .1432 .015
.143 .141 .137 .138 .140 .1398 .006
(
0.60 偏 0.40 倚 0.20 值0
-0.20
-0.40 -0.60
×
××
(真值)
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 × 回归线
×
)
(
线性（L偏i00n..6400ear×ity）
倚 0.20 值0
××
(真值)
)
-0.20 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
稳定性
时间2
时间1
线性（Linearity）
当用量具在工作范围上测量不同大小的特性时， 其偏倚可能是不同的。
测量系统的线性便是表征在量具的工作范围内其 偏倚变化规律的一个统计特性。 测量系统的系统误差造成